CN205300929U - 在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电主轴的可靠性试验装置，具体地说是一种在线模拟电主轴实际加工中动静态切削力的可靠性试验装置。该装置包括被试电主轴系统、扭矩加载、模拟部分、转向和控制部分；被试电主轴系统部分和扭矩加载部分同轴连接；模拟加载部分与电主轴系统部分和扭矩加载部分的垂直；径、轴向力加载单元轴心线平行；径向力加载单元的加载棒与连接轴加载单元接触；转向摆臂前端的加载端与连接轴加载单元轴向的盖板接触；转向摆臂的另一端的凹槽与轴向力加载单元的加载棒接触；控制部分与测功机、径、轴向力加载单元相连。本实用新型是一种能模拟实时工况，获得电主轴系统的故障和维修数据、发现薄弱环节的电主轴在线模拟动静态切削力的试验装置。

Description

在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种电主轴的可靠性试验装置，具体地说是一种能够通过音圈电机和测功机在线模拟电主轴实际加工中动静态切削力的可靠性试验装置。

背景技术

数控机床是一个国家不可或缺的制造装备，是制造业的基石，随着国家对重大装备制造业支持力度的不断增大，我国已迅速成长为世界第一机床生产大国和消费大国。目前国产数控机床在一些重要指标方面取得了明显进展。但随着功能的增多，故障也随之增多，可靠性问题严重。数控机床质量的高低直接反应了一个国家的技术水平，其中可靠性问题是制约数控机床发展的重要问题，提高可靠性是提高数控机床整机性能和技术的关键。其中，数控机床重要的功能部件的可靠性水平又直接决定了该数控机床整机的水平。

电主轴是数控机床的一个重要功能部件，其可靠性水平直接影响整机的可靠性水平，所以对主轴可靠性的研究有必要而且非常重要，而可靠性试验的开展就是一条重要途径。现行关于数控机床电主轴系统可靠性技术的研究主要采用FMEA、FTA等方法对其故障模式、故障原因进行统计分析，找到其薄弱环节，或者采用各种模糊预计方法对其进行故障率预测，进而采取相应的预防措施降低其故障率。然而上述方法的实现需要大量的故障数据和维修数据。作为加工设备的数控机床，其故障数据的获取有现场可靠性试验和实验室可靠性试验两种方法。通过现场可靠性试验获取故障数据的方法，需消耗大量的人力、财力和物力。通过实验室可靠性试验可以快速获取故障收据和维修数据，并且试验环境可控，试验过程可复制。

目前国内有一些功能简单的主轴可靠性实验装置，例如接触式加载的可靠性试验台公开号：CN104006957A、电液伺服和测功机混合加载的机床主轴可靠性试验台，公开号：CN202869792U等，前者是一体化加载，会差生附加转矩，缩短仪器寿命，可靠性不高；后者存在加载频率上不去、加载力不同的问题，其他装置也普遍存在上述等问题，导致试验模拟的工作状况与电主轴的实际工况有非常大的差距。

发明内容

本实用新型提供了一种能模拟实时工况，能短时间获得电主轴系统的故障数据和维修数据、发现其的薄弱环节，并进行改进设计提供了基础，为数控机床整机的可靠性提高做出贡献的能对电主轴在线模拟动静态切削力的试验装置，解决了现有电主轴可靠性试验台的上述不足。

本实用新型技术方案结合附图说明如下：

一种在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置，该装置包括被试电主轴系统部分、扭矩加载部分、模拟加载部分、转向部分9和控制部分；其中所述的被试电主轴系统部分和扭矩加载部分的同轴连接；所述的模拟加载部分与电主轴系统部分和扭矩加载部分的轴心线相互垂直；所述的模拟加载部分中的径向力加载单元4和轴向力加载单元10轴心线平行；所述的径向力加载单元4端部的加载棒20与扭矩加载部分中的连接轴加载单元5的壳体侧面的半球形凹槽相接触；所述的转向部分9中的转向摆臂25前端的压块半圆加载端32与连接轴加载单元5轴向的前部盖板接触；所述的转向摆臂25的另一端的凹槽与模拟加载部分中的轴向力加载单元10端部的加载棒20相接触；所述的控制部分与扭矩加载部分中的测功机7、径向力加载单元4和轴向力加载单元10相连。

所述的被试电主轴系统部分包括底座支撑块1、主轴基座2和电主轴3；所述的电主轴3通过电主轴3前端的法兰安装在抱夹机构41中，抱夹机构41固定在主轴基座2上；所述的主轴基座2设置在底座支撑块1的上方；底座支撑块1设置在地平铁11的上方；所述的主轴基座2的两端通过螺栓与地平铁11固定连接。

所述的模拟加载部分还包括扭矩加载单元；其中所述的径向力加载单元4和轴向力加载单元10结构相同平行布置，均为音圈电机；所述的径向力加载单元4包括径向力加载单元基座12、音圈电机底座13、音圈电机固定端14、音圈电机活动端15、导向模块16、光栅尺尺身17、光栅尺读数器18、读数头连接件19、加载棒20和圆盘式力传感器21；所述的径向力加载单元基座12固定在地平铁11上；所述的音圈电机底座13上方有导轨35并且固定在径向力加载单元基座12上；所述的音圈电机固定端14和音圈电机底座13的挡板部分固定连接；所述的音圈电机活动端15和音圈电机固定端14活动连接；所述的导向模块16设置在音圈电机底座13的上方与其左端与音圈电机活动端15固定连接，其上端与滑块36固定连接，滑块36与导轨35滑动配合；所述的光栅尺尺身17和导向模块16固定连接；所述的光栅尺读数器18与读数头连接件19固定连接；所述的读数头连接件19固定在音圈电机底座13上；所述的光栅尺尺身17与光栅尺读数器18滑动配合；所述的圆盘式力传感器21和导向模块16固定连接，圆盘式力传感器21和加载棒20螺纹连接，其中加载棒20的前端是半球型。

所述的扭矩加载部分还包括测功机基座8、S型拉压力传感器40、高速膜片联轴器6和连接轴加载单元5；所述的测功机7固定在测功机基座8上；所述的S型拉压力传感器40固定在测功机7的外壳上并且固定在测功机基座8上；所述的测功机基座8固定在地平铁11上；所述的连接轴加载单元5一端与高速膜片联轴器6连接，另一端与电主轴3连接；所述的连接轴加载单元5内部为轴承，轴承内圈配合在连接轴上，轴承外圈配合在加载单元壳体上，轴承两端均有端盖密封，连接轴加载单元5的壳体上方有润滑孔，侧面具有与加载棒20相配合的半球形凹槽；所述的连接轴加载单元5、与径向力加载单元4和轴向力加载单元10三者轴线同高；所述的电主轴3、连接轴加载单元5和测功机7三者同轴。

所述的转向部分9还包括转向单元基座22、转向单元轴向力加载压块23、端盖27、带止动环的圆锥滚子轴承28、推力球轴承29、调整螺母30和摆臂轴31；其中所述的转向摆臂25为“L”型，其折弯处设有内孔，该内孔与带止动环的圆锥滚子轴承28和推力球轴承29的外环相配合；所述的带止动环的圆锥滚子轴承28、推力球轴承29的内环套在摆臂轴31的上方，其上端的端盖通过端盖和转向轴固定螺栓26固定，端盖和转向轴固定螺栓26与摆臂轴31中的螺纹孔螺纹连接；摆臂轴31的下端与转向单元基座22上表面的圆柱孔相配合；所述的转向单元基座22固定在地平铁11上；所述的转向单元轴向力加载压块23设置在转向摆臂25的一端并且通过转臂连接螺栓24与转向摆臂25固定连接；所述的转向单元轴向力加载压块23的前端为压块半圆加载端32，压块半圆加载端32与连接轴加载单元5轴向的前部盖板相接触；所述的转向摆臂25的另一端有转向摆臂加载凹槽33，该凹槽33与轴向力加载单元10端部的加载棒20相接触。

所述的控制部分由工控机、ACS控制器、径向力加载单元的伺服驱动器、轴向力加载单元的伺服驱动器及变频器组成；所述的ACS控制器上行与工控机通过EtherCAT协议通用超高速以太网现场总线连接；所述的ACS控制器下行方向分别与径向力加载单元的伺服驱动器、轴向力加载单元的伺服驱动器和测功机7的变频器电连接；所述的径向力加载单元4与径向力加载单元的伺服驱动器电连接，所述的轴向力加载单元10与轴向力加载单元的伺服驱动器电连接；所述的径向力加载单元4、轴向力加载单元10中的圆盘式力传感器21和扭矩加载部分中的S型拉压力传感器40与ACS控制器电连接，形成完整的闭环控制，所述的工控机与人机界面电连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型采用音圈电机进行力的加载，音圈电机能够直接将电能转化为直线运动，通过改变电流的大小精确控制力的幅值。音圈电机电流和力有良好的线型关系，通过控制音圈电机的电流就可以控制输出力的大小和频率，同时音圈电机是输出安培力，音圈电机内部没有机械磨损，同时加载端为硬连接，提高了加载装置的刚度和响应，可输出更高频的动态力。总的来说，音圈电机解决了加载频率上不去，加载力不同，以及产生附加转矩的问题，能实现轴径向力及扭矩的同频高频加载。ACS控制器并采用超高速以太网现场总线(EtherCAT)技术，传输速率远超其他加载方案，从而保证了高频加载下加载力的准确还原。通过高精度压力传感器反馈和ACS控制器的运算，同步控制径向力、轴向力和扭矩的加载，其中光栅尺反馈的位移精度可达到0—1μm，保证实时刚性接触，极大提高了试验台本身的可靠性、响应性水平。

附图说明

图1为本实用新型的一种立体结构示意图；

图2为本实用新型的另一种角度立体结构示意图；

图3为本实用新型中径向加载单元立体结构示意图；

图4为本实用新型中径向加载单元的立体结构分解示意图；

图5为本实用新型中转向部分立体结构示意图；

图6为本实用新型中转向部分立体结构分解示意图；

图7为本实用新型的控制原理图。

具体实施方式

参阅图1—图7，一种在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置，该装置包括被试电主轴系统部分、扭矩加载部分、模拟加载部分、转向部分9和控制部分；其中所述的被试电主轴系统部分和扭矩加载部分的同轴连接；所述的模拟加载部分与电主轴系统部分和扭矩加载部分的轴心线相互垂直；所述的模拟加载部分中的径向力加载单元4和轴向力加载单元10轴心线平行；所述的径向力加载单元4端部的加载棒20与扭矩加载部分中的连接轴加载单元5的壳体侧面的半球形凹槽相接触；所述的转向部分9中的转向摆臂25前端的压块半圆加载端32与连接轴加载单元5轴向的前部盖板接触；所述的转向摆臂25的另一端的凹槽与模拟加载部分中的轴向力加载单元10端部的加载棒20相接触；所述的控制部分与扭矩加载部分中的测功机7、径向力加载单元4和轴向力加载单元10相连。

参阅图1、图2，所述的被试电主轴系统部分包括底座支撑块1、主轴基座2和电主轴3；所述的电主轴3通过电主轴3前端的法兰安装在抱夹机构41中，所述的主轴基座2上开有T型槽，抱夹机构41通过T型螺栓安装在主轴基座2上并且与T形槽成垂直方向，次结构可以调节电主轴3的水平方向位置；所述的主轴基座2底面磨削设置在底座支撑块1的上方与之配合，所述的底座支撑块1经磨削后可以与主轴基座2共同调节电主轴3的竖直高度；并且由所述的主轴基座2的两端通过螺栓与地平铁11固定连接，保证在加载过程中电主轴3安装部分的稳定性。

参阅图1、图2，所述的模拟加载部分包括径向力加载单元4、轴向力加载单元10和扭矩加载单元；其中所述的径向力加载单元4和轴向力加载单元10结构相同平行布置，均为音圈电机；

参阅图3、图4，所述的径向力加载单元4包括径向力加载单元基座12、音圈电机底座13、音圈电机固定端14、音圈电机活动端15、导向模块16、光栅尺尺身17、光栅尺读数器18、读数头连接件19、加载棒20和圆盘式力传感器21；

所述的径向力加载单元基座12和地平铁11通过螺栓连接，径向力加载单元基座12上的月形槽与地平铁11配合时可以调整位置，从而保证加载棒20正确加载到被加载的连接轴加载单元5上。

所述的音圈电机底座13上方有导轨35设置在径向力加载单元基座12上并且通过固定螺栓39与之连接。

所述的音圈电机固定端14和音圈电机底座13的挡板部分通过螺栓连接；

所述的音圈电机活动端15和音圈电机固定端14活动连接；

所述的导向模块16设置在音圈电机底座13的上方与其左端与音圈电机活动端15通过音圈电机和导向单元连接螺栓34固定连接，其上端与滑块36通过螺栓37固定连接，滑块36与导轨35滑动配合，从而保证径向力加载单元4即音圈电机输出的位移与导轨35在一条直线上，当径向力加载单元4代表的音圈电机通电后，通电线圈在磁场作用下会产生轴向的安培力，并且通过光栅尺尺身17、光栅尺读数器18、圆盘式力传感器21的反馈从而控制输出的位移和输出力；所述的光栅尺尺身17和导向模块16通过螺栓固定连接；所述的光栅尺读数器18与读数头连接件19固定连接；所述的读数头连接件19通过光栅读数头固定螺栓38连接到音圈电机底座13上；所述的光栅尺尺身17与光栅尺读数器18滑动配合从而检测位移并反馈，其中光栅尺的精度可达0.1μm，光栅尺反馈的信号传到ACS控制器，ACS控制器经过运算，可以高精度的控制位移的输出。所述的圆盘式力传感器21和导向模块16通过螺栓固定连接，圆盘式力传感器21和加载棒20螺纹连接，其中加载棒20的前端是半球型，与被加载的连接轴加载单元5上的半球形凹槽相配合，从而保证是点接触，使加载力为轴线方向。试验开始时，先使径向力加载单元4代表的音圈电机沿轴向输出位移，使加载棒20与所配合的半球形凹槽硬接触，力传感器反馈信号给ACS控制器，控制系统控制音圈电机开始输出加载力，继续对径向力加载单元4代表的音圈电机通电可以得到反馈的加载力，由于音圈电机电流和力的良好线型关系，通过控制音圈电机的电流就可以控制输出力的大小和频率，同时音圈电机是输出安培力，音圈电机内部没有机械磨损，同时加载端为硬连接，提高了加载装置的刚度和响应，可输出更高频的动态力。

其中为了应用选择一个正确型号的音圈电机，计算应用所需的峰值推力和持续推力(RMS)是必不可少的。我们可以选择峰值推力和持续推力分别大于应用计算的峰值推力和持续推力(RMS)的电机型号。在应用中依照所需选择峰值推力和持续推力是非常重要的。

峰值推力依照牛顿第二定律，F＝ma。我们可以用已知的负载和运动所需的加速度求出所需的峰值推力。

持续推力需要通过所需要模拟的动静态切削力的载荷谱，经过计算得到，其中，持续推力(RMS)计算公式如下：

$F\left(RMS\right)=\sqrt{(F_P^2\×T1+F_P^2\×T2)/(T1+T2+T3)}$

其中：F(RMS)是平方根号计算的力，单位为N；F_P是峰值推力，单位为N；T1是加速时间，单位为s；T2是减速时间，单位为s；T3是停滞时间，单位为s；根据需要确定所需行程，运动时间，及停滞时间，运动时间的一半为加速时间，一般为减速时间。

通过可靠性试验要求的动静态加载力的要求选出持续推力和峰值推力，并以此对音圈电机进行选型，并结合被试电主轴的型号尺寸，根据不同的需求进行加载部分的结构设计，从而保证加载系统满足所需功能要求，且节省空间。

参阅图1、图2，所述的扭矩加载部分包括测功机7、测功机基座8、S型拉压力传感器40、高速膜片联轴器6和连接轴加载单元5；

所述的S型拉压力传感器40固定在测功机7的外壳上并且固定在测功机基座8上，实现扭矩的实时监测反馈，测功机7通过螺栓固定在测功机几座8上，测功机几座8通过螺栓和T行螺母固定在地平铁11上；

所述的连接轴加载单元5一端与高速膜片联轴器6连接，另一端做成刀柄形状与电主轴3连接，连接轴加载单元5的作用是将加载的径向力和轴向力加载到加载轴上并传递到电主轴3上。

所述的连接轴加载单元5内部为轴承，轴承内圈配合再连接轴上，轴承外圈配合在加载单元壳体上，轴承两端均有端盖密封，连接轴加载单元5的壳体上方有润滑孔，侧面具有与加载棒20相配合的半球形凹槽；

所述的电主轴3、连接轴加载单元5和测功机三者同轴，所述的连接轴加载单元5、与径向力加载单元4和轴向力加载单元10三者同高，装配过程必须严格保证同轴度，避免主轴在高速运转情况下产生不必要的附加载荷。

参阅图5、图6，所述的转向部分9包括转向单元基座22、转向单元轴向力加载压块23、转向摆臂25、端盖27、带止动环的圆锥滚子轴承28、推力球轴承29和摆臂轴31；

其中所述的转向摆臂25为“L”型，其折弯处设有内孔，该内孔与带止动环的圆锥滚子轴承28和推力球轴承29的外环相配合；所述的带止动环的圆锥滚子轴承28、推力球轴承29的内环与摆臂轴31安装在摆臂轴31的上，并且通过调整螺母30来调整轴承的高度。

所述的带止动环的圆锥滚子轴承28、推力球轴承29的内环与摆臂轴31相配合并由端盖27通过端盖和转向轴固定螺栓26压紧，端盖和转向轴固定螺栓26与摆臂轴31中的螺纹孔相配合从而压紧端盖27。

所述的摆臂轴31的下端与转向单元基座22上表面的圆柱孔是紧配合，对二者表面的尺寸公差有较高要求。

所述的转向单元轴向力加载压块23设置在转向摆臂25的一端并且通过压块和转臂连接螺栓24固定；

所述的转向单元基座22通过坐地螺栓和压板固定在地平铁11上，保证次单元的稳定性；

所述的转向单元轴向力加载压块23的前端为压块半圆加载端32，压块半圆加载端32与连接轴加载单元5轴向的前部盖板相接触，保证了加载力沿着轴向方向传递加载到电主轴3上；所述的转向摆臂25的另一端有转向摆臂加载凹槽33，该凹槽33与轴向力加载单元10端部的加载棒相接触。

本实用新型所述的在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置的故障检测记录、动态载荷加载皆由控制部分实现。

参阅图7，所述的控制部分由工控机、ACS控制器、径向力加载单元的伺服驱动器、轴向力加载单元的伺服驱动器及变频器组成；

所述的ACS控制器上行与工控机通过EtherCAT协议通用超高速以太网现场总线连接；所述的ACS控制器下行方向分别与径向力加载单元的伺服驱动器、轴向力加载单元的伺服驱动器和测功机7的变频器电连接；所述的径向力加载单元4与径向力加载单元的伺服驱动器电连接，所述的轴向力加载单元10与轴向力加载单元的伺服驱动器电连接；所述的径向力加载单元4、轴向力加载单元10中的圆盘式力传感器21和扭矩加载部分中的S型拉压力传感器40与ACS控制器电连接，形成完整的闭环控制，所述的工控机与人机界面电连接。

ACS控制器控制径向力加载单元的伺服驱动器、轴向力加载单元的伺服驱动器和测功机7的变频器；同时，圆盘式力传感器21和S型拉压力传感器40收集的信号反馈到ACS控制器并在工控机中的上位人机界面上显示。

控制部分控制电主轴可靠性试验台的步骤如下：

步骤一、上位人机界面由C++编制，首先在控制界面上输入静态载荷、动态载荷、试验时间、故障报警参数(即电流等模拟量的阈值)等试验参数，上位工控机负责将设置参数传输到下位ACS控制器中；

步骤二、下位ACS控制器通过内置的同轴算法，协同控制变频器和伺服驱动器输出负载；

步骤三、采集圆盘式力传感器21和S型拉压力传感器40反馈回来的信号，并通过内置的比较算法进行补偿；

步骤四、将采集的传感器信号和变频器测得的电流、电压等信号输出至上位机并显示；

步骤五、当相关模拟量值达到阈值时，变频器发出报警信号，上位机程序控制报警电路的导通。

本实用新型的工作原理：

首先将试验对象电主轴3安装在主轴基座2上，然后电主轴3连接刀柄侧与连接轴加载单元5同轴相连，连接轴加载单元5与测功机7通过高速膜片联轴器6相连接，并通过调节主轴基座2和磨削底座支撑块1进行同轴度调节。其次，调节径向力加载单元4从而确保加载棒20与连接轴加载单元5上的半球形凹槽接触并同轴，调节转向单元9确保转向单元轴向力加载压块23上的压块半圆加载端32与被加载的连接轴单元5轴向的前部盖板相配合，保证了加载力沿着轴向方向传递加载到电主轴上。试验开始前，先根据动静态切削力的大小和方向在上位机人机界面进行输入，通过EtherCAT协议与ACS控制器进行通讯，ACS控制器负责通过EtherCAT协议给伺服驱动器和变频器发送信号从而驱动径向力加载单元4、轴向力加载单元10和测功机7进行加载。其中，径向力加载单元4、轴向力加载单元10中的光栅尺尺身17、光栅尺读数器18和圆盘式力传感器21检测到信号通过信号放大器反馈给ACS控制器并在上位工控机显示，进行闭环控制，同时进行实时监控，测功机7中的S型拉压力传感器40检测到信号通过信号放大器反馈给ACS控制器并在上位工控机显示，进行闭环控制，同时进行实时监控。

本实用新型所述的由音圈电机和测功机混合加载的在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置进行可靠性试验时，根据需要模拟的切削工况，开始前设置好切削力加载装置。在人机界面上设置好加载力、振动频率、加载波形、加载时间、加载扭矩以及转速等各项参数，试验开始后，上位工控机控制径向力加载单元4和轴向力加载单元10前部的加载棒20前进到指定位置，分别与所要配合的凹槽接触，上位工控机接收到接触力反馈信号后通过圆盘式力传感器21传来的信号用过闭环控制输出载荷，同时测功机7通过S型拉压力传感器40反馈的信号进行闭环输出载荷，试验过程中可以在线调整载荷数据。加载过程结束后，加载棒20缩回，电主轴3和测功机7同时逐步降速直到停止，本阶段试验结束。

具体实施过程中，实施例中的装置可以根据需要进行取舍或变型。

另外，本实用新型中所述的实施例是为了便于该技术领域的技术人员能够理解和应用本实用新型，是一种优化的实施例，或者说是一种较佳的具体的技术方案，主要在于提供了一种在线实时模拟电主轴实际工况下动静态切削力的方案，针对不同的电主轴的可靠性试验可采用基本不变的技术方案，但所用零部件的数量或者形式将随之改变，如针对不同型号电主轴更换垫铁等，故本实用新型不限于实施例中这一种比较具体的技术方案的描述。

Claims (6)

1.一种在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置，其特征在于，该装置包括被试电主轴系统部分、扭矩加载部分、模拟加载部分、转向部分(9)和控制部分；其中所述的被试电主轴系统部分和扭矩加载部分的同轴连接；所述的模拟加载部分与电主轴系统部分和扭矩加载部分的轴心线相互垂直；所述的模拟加载部分中的径向力加载单元(4)和轴向力加载单元(10)轴心线平行；所述的径向力加载单元(4)端部的加载棒(20)与扭矩加载部分中的连接轴加载单元(5)的壳体侧面的半球形凹槽相接触；所述的转向部分(9)中的转向摆臂(25)前端的压块半圆加载端(32)与连接轴加载单元(5)轴向的前部盖板接触；所述的转向摆臂(25)的另一端的凹槽与模拟加载部分中的轴向力加载单元(10)端部的加载棒(20)相接触；所述的控制部分与扭矩加载部分中的测功机(7)、径向力加载单元(4)和轴向力加载单元(10)相连。

2.根据权利要求1所述的一种在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置，其特征在于，所述的被试电主轴系统部分包括底座支撑块(1)、主轴基座(2)和电主轴(3)；所述的电主轴(3)通过电主轴(3)前端的法兰安装在抱夹机构(41)中，抱夹机构(41)固定在主轴基座(2)上；所述的主轴基座(2)设置在底座支撑块(1)的上方；底座支撑块(1)设置在地平铁(11)的上方；所述的主轴基座(2)的两端通过螺栓与地平铁(11)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置，其特征在于，所述的模拟加载部分还包括扭矩加载单元；其中所述的径向力加载单元(4)和轴向力加载单元(10)结构相同平行布置，均为音圈电机；所述的径向力加载单元(4)包括径向力加载单元基座(12)、音圈电机底座(13)、音圈电机固定端(14)、音圈电机活动端(15)、导向模块(16)、光栅尺尺身(17)、光栅尺读数器(18)、读数头连接件(19)、加载棒(20)和圆盘式力传感器(21)；所述的径向力加载单元基座(12)固定在地平铁(11)上；所述的音圈电机底座(13)上方有导轨(35)并且固定在径向力加载单元基座(12)上；所述的音圈电机固定端(14)和音圈电机底座(13)的挡板部分固定连接；所述的音圈电机活动端(15)和音圈电机固定端(14)活动连接；所述的导向模块(16)设置在音圈电机底座(13)的上方与其左端与音圈电机活动端(15)固定连接，其上端与滑块(36)固定连接，滑块(36)与导轨(35)滑动配合；所述的光栅尺尺身(17)和导向模块(16)固定连接；所述的光栅尺读数器(18)与读数头连接件(19)固定连接；所述的读数头连接件(19)固定在音圈电机底座(13)上；所述的光栅尺尺身(17)与光栅尺读数器(18)滑动配合；所述的圆盘式力传感器(21)和导向模块(16)固定连接，圆盘式力传感器(21)和加载棒(20)螺纹连接，其中加载棒(20)的前端是半球型。

4.根据权利要求3所述的一种在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置，其特征在于，所述的扭矩加载部分还包括测功机基座(8)、S型拉压力传感器(40)、高速膜片联轴器(6)和连接轴加载单元(5)；所述的测功机(7)固定在测功机基座(8)上；所述的S型拉压力传感器(40)固定在测功机(7)的外壳上并且固定在测功机基座(8)上；所述的测功机基座(8)固定在地平铁(11)上；所述的连接轴加载单元(5)一端与高速膜片联轴器(6)连接，另一端与电主轴(3)连接；所述的连接轴加载单元(5)内部为轴承，轴承内圈配合再连接轴上，轴承外圈配合在加载单元壳体上，轴承两端均有端盖密封，连接轴加载单元(5)的壳体上方有润滑孔，侧面具有与加载棒(20)相配合的半球形凹槽；所述的连接轴加载单元(5)、与径向力加载单元(4)和轴向力加载单元(10)三者同高；所述的电主轴(3)、连接轴加载单元(5)和测功机(7)三者同轴。

5.根据权利要求4所述的一种在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置，其特征在于，所述的转向部分(9)还包括转向单元基座(22)、转向单元轴向力加载压块(23)、端盖(27)、带止动环的圆锥滚子轴承(28)、推力球轴承(29)、调整螺母(30)和摆臂轴(31)；其中所述的转向摆臂(25)为“L”型，其折弯处设有内孔，该内孔与带止动环的圆锥滚子轴承(28)和推力球轴承(29)的外环相配合；所述的带止动环的圆锥滚子轴承(28)、推力球轴承(29)的内环与摆臂轴(31)套在摆臂轴(31)的上方，其上端的端盖通过端盖和转向轴固定螺栓(26)固定，端盖和转向轴固定螺栓(26)与摆臂轴(31)中的螺纹孔螺纹连接；摆臂轴(31)的下端与转向单元基座(22)上表面的圆柱孔相配合；所述的转向单元基座(22)固定在地平铁(11)上；所述的转向单元轴向力加载压块(23)设置在转向摆臂(25)的一端并且通过压块和转臂连接螺栓(24)固定；所述的转向单元轴向力加载压块(23)的前端为压块半圆加载端(32)，压块半圆加载端(32)与连接轴加载单元(5)轴向的前部盖板相接触；所述的转向摆臂(25)的另一端有转向摆臂加载凹槽(33)，该凹槽与轴向力加载单元(10)端部的加载棒相接触。

6.根据权利要求1所述的一种在线模拟动静态切削力的电主轴可靠性试验装置，其特征在于，所述的控制部分由工控机、ACS控制器、径向力加载单元的伺服驱动器、轴向力加载单元的伺服驱动器及变频器组成；所述的ACS控制器上行与工控机通过EtherCAT协议通用超高速以太网现场总线连接；所述的ACS控制器下行方向分别与径向力加载单元的伺服驱动器、轴向力加载单元的伺服驱动器和测功机(7)的变频器电连接；所述的径向力加载单元(4)与径向力加载单元的伺服驱动器电连接，所述的轴向力加载单元(10)与轴向力加载单元的伺服驱动器电连接；所述的径向力加载单元(4)、轴向力加载单元(10)中的圆盘式力传感器(21)和扭矩加载部分中的S型拉压力传感器(40)与ACS控制器电连接，形成完整的闭环控制，所述的工控机与人机界面电连接。